3 基于双单片机的数据通信模块设计的相关内容
为了提高测控系统对多个事件的响应速度和控制能力，经常需要多个单片机来分工协调工作，这就要求各个单片机在完成自己任务的同时，还要同其他单片机进行数据通信。由单片机构成的双CPU系统中，两单片机间的数据传输通常是采用并行口进行并行通信或利用串口、串行总线(SPI,I2C等)进行串行通信，还有通过共享I/O接口芯片、共享存储器(RAM)等方式通信。若利用两单片机的串口进行串行通信，则必须保证二者的串口都可用，而51系列单片机只有1个串口，如果系统还要与其他外围设备进行数据通信，则串口被占用，此时要实现两单片机间的通信就得考虑其他的方法;若采用并行通信方式，则至少需要8根并行数据线、2根控制信号线(对于双机单向并行通信)，如果是双向并行通信，则需要的控制信号线就会更多，这就对单片机的可用I/O口线提出了要求，而且并行通信要求两CPU的时钟同步，硬件设计相对复杂;若采用共享I/O接口芯片或共享存储器方式通信，则需增加外围接口芯片，使得硬件结构更复杂。
其中，单片机89C2051(A)的串口(RXD和TXD)与RS485总线接口，用来接收本站多个数据采集模块的数据;89C2051(B)的串口与Modem芯片接口，用来接收下线车站数据和向上线车站发送数据。
此外，89C2051(B)通过P1口的2根口线(P1.7和P1.6)与I2C总线(SCL和SDA)接口的芯片CAT1161构成看门狗电路，两CPU的复位端RST接在一起，使得他们可以同时复位;两CPU各通过P1口的一根口线外接一个发光二极管，指示该CPU是否正常工作，若正常工作，则程序间隔地给这根口线高、低电平，使发光二极管处于闪烁状态，以便程序调试。因此，串口已不能用于两单片机间的数据传输，又由于本系统对二者之间的通信速度要求不太高，所以简单有效的方法是通过模拟串口来实现两单片机间的通信。经过实验发现模拟SPI串行总线是实现双CPU之间数据通信的一种行之有效的方法，SPI总线只需要片选、串行时钟、数据输入和数据输出4根线就可以完成两CPU间的数据交换，因此采用SPI总线接口可以节省I/O口线和系统资源、简化电路设计、提高系统的可靠性。由于AT89C2051单片机不带SPI串行总线接口，所以要用软件来模拟SPI的操作。
在实际应用中，对于不同的SPI接口芯片，他们的工作时序不同。本模块采用时序进行软件模拟SPI的操作，即在时钟信号的上升沿输入(接收)数据，下降沿输出(发送)数据。其中，Din和Dout分别用于串行数据输入和输出，片选线CS用于控制数据传输的开始和结束，时钟线CLK用于同步主从设备间的数据传输。
4 总结
双单片机数据通信模块设计的过程中，为了使数据信息传输能力得到有效提高，人们采用软件模拟SPI总线来对其进行处理，这样不仅使通信系统进一步优化，并很好的满足单片机运行的相关要求，使其通信系统的通信能力得到提升。
